Александр Дмитриев - Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей
19
Свистящая трава
Для опыта нам потребуются: ровная широкая травинка или узкая длинная полоска бумаги.
Если уж зашла речь про свист, посмотрим, как можно еще использовать колебания воздуха для получения громких звуков. Сорви ровную широкую травинку (будь осторожен – в наших краях растет осока, которой можно сильно порезать пальцы). Зажми травинку между большими пальцами рук, так чтобы оба ногтя располагались рядом и «смотрели» прямо на тебя. Травинка должна лежать между пальцами и быть слегка натянутой. Ты увидишь, что между пальцами образуется щель, которую разделяет травинка.
Поднеси теперь к этой щели губы и сильно дунь. Если тебе удастся натянуть травинку, слегка выпрямив пальцы, то ты услышишь сильный и довольно противный звук. Вроде как кошку ошпарили.
Наши старые знакомые, колебания, возникают от завихрений воздуха вокруг травинки – и мы слышим их как звук.
У меня получалось пищать даже через узкую и длинную полоску бумаги!
На фотографии видно, как зажимать полоску бумаги или травинку. Поэкспериментируйте с разными материалами. Главное, чтобы эта полоска была достаточно сильно натянута. Если сильно-сильно дунуть в щель между пальцами, полоска начнет вибрировать и издавать нужный звук.
20
Телефон из трубы или веревки
Для опыта нам потребуются: две пустые коробочки из-под йогурта, шило, две спички или зубочистки, длинная нитка.
Еще одно интересное свойство любых волн, над которым стоит задуматься: в разных веществах скорость волны изменяется. Например, звуковая волна в воздухе бежит со скоростью примерно 330 метров в секунду.
Но вот в воде звуковая волна бежит в несколько сотен раз быстрее, потому что вода – более плотная, чем воздух. Вообще, чем плотнее вещество, тем быстрее и дальше бежит по нему волна. Именно поэтому индейцы «слушали» землю, чтобы определить приближение стада бизонов или другого отряда индейцев. Топот копыт по земле передается дальше и лучше слышен, чем по воздуху.
Мы используем это свойство волн для того, чтобы сделать самодельный телефон из толстой нитки и двух пустых легких коробочек из-под йогурта.
Возьми две спички, проделай в дне каждой коробочки небольшую дырочку шилом, просунь туда длинную нитку и привяжи спичку так, чтобы она держала нитку и не давала ей выскочить наружу. Получится примерно как на рисунке.
На фотографии я показал, как привязывать нитку. Вместо спички я использовал зубочистку. Это неважно. Нужна просто палочка.
На этой фотографии видно, как в широкую пластиковую бутылку с отрезанным горлышком (я использовал ее вместо спичечного коробка) вставлена зубочистка с ниточкой. Ниточка выходит через дно наружу.
Когда мы соединим таким образом две коробочки из-под йогурта прочной ниткой, то получим две «телефонные трубки» и «телефонный провод». Можно взять любую другую коробочку. Она работает как усилитель звука, резонатор.
Теперь надо выйти на открытое пространство (во двор, на луг) и встать так, чтобы нитка была натянутой. Не обязательно натягивать ее очень сильно (а то можно порвать) – главное, чтобы нитка не касалась никаких предметов – травы, кустов, забора… Если теперь говорить в одну коробочку негромко, то из другой коробочки будет слышен звук. Мне удавалось передавать сообщение на 100 метров при сильном ветре, когда даже крика моего товарища не было слышно просто по воздуху!
Все дело в том, что нитка играет роль «волновода», и волна по материалу более плотному, чем воздух, пробегает быстрее и лучше. Повторюсь, что особенно заметно, как хорошо работает телефон на воздухе во время ветра. Ветер заглушает слова и сносит крики – а телефон работает.
Практический совет: если тебе надо привлечь к себе внимание, используй свойства звуковых волн, о которых мы рассказали. Например, если в лесу бить палкой по лежащему бревну, звук разносится очень далеко, дальше, чем крик. Этим пользовались африканские племена, передавая свои сообщения. Ударять надо так, чтобы люди поняли: это не просто стук, а призыв о помощи. Самым простым кодом будет сигнал SOS – это три коротких удара, три долгих и снова три коротких. Вот так: бум-бум-бум… бум… бум… бум… бум-бум-бум. Этот сигнал надо знать всем!
21
Гравирование йодом
Для опыта нам потребуются: кусок железа с гладкой поверхностью (например, старый ножик или ненужная металлическая деталь), иголка или шило, йод, свечка.
Все волны да волны – попробуем отвлечься и заняться чем-нибудь любопытным и безопасным. Например, гравированием по металлу. Что такое гравирование? Это получение надписей на твердом материале. Например, мы хотим пометить ключи своими инициалами.
Для этого опыта нам не понадобятся сложные инструменты. Нужен лишь пузырек с йодом да стеариновая свечка. Возьми для начала ненужный кусок железа с гладкой поверхностью. Можно взять старый ножик, например, или просто ненужную металлическую деталь. Подложи под кусок металла фанерку, чтобы не попортить стол. Этот опыт лучше делать с мамой или папой, потому что нужно будет зажигать свечку. Зажги свечку и накапай стеарином на поверхность металла тонкий слой. Нам нужно сделать так, чтобы йод попадал не везде, а только туда, куда мы захотим. Дай стеарину остыть и процарапай любым острым предметом (иголкой, кончиком ножа) буквы, черточки, кружочки – все что угодно – на поверхности стеарина до самого металла.
Теперь капни йод на процарапанные надписи или рисунки. Смотри, через несколько минут йод посветлеет. Он вбирает в себя металл, железо, растворяя его. Промокни аккуратно посветлевший йод ваткой (ватку потом надо будет выкинуть) и капни снова свежую порцию йода на это же место. Так надо продолжать довольно долго, час или больше, обновляя йод через каждые 10 – 15 минут. Когда ты затем отчистишь металл от стеарина, то увидишь, что йод прогрыз в металле углубления в тех местах, куда попал!
Одно плохо, местами йод будет затекать под стеарин, и надписи получатся не очень красивыми. Но ведь для нас главное – узнать новое. А если ты захочешь сделать красивые надписи, металл надо сначала покрыть более прочным лаком (я пробовал лак для ногтей, получается лучше) и процарапывать надписи по лаку.
Оказывается, одни вещества могут «съедать» другие, а люди могут это использовать в своих целях. Я себе пометил все ключи своими инициалами и теперь сразу отличаю их от ключей моих детей или моей жены. Очень полезно.
Практический совет: работая с любыми неизвестными веществами, будь очень осторожен. Ведь если обычный йод может прогрызть металл, кто знает, что случится, если на кожу попадет неизвестное вещество!
22
Радуга на тонких пленках
Для опыта нам потребуются: блюдечко, мыльный раствор, трубочка или рамка для выдувания мыльных пузырей.
Обращал ли мой пытливый читатель внимание на радужные пятна, которые получаются на лужах от бензина? Интересно, почему возникает такое разноцветное великолепие из соединения довольно грязной воды и бензина?
Оказывается, все дело в толщине слоя бензина. Бензин (если его немного) растекается по поверхности воды невероятно тонким слоем, таким, что не измерить его толщину ни одной линейкой. Даже световая волна успевает сделать всего несколько колебаний, пока пробегает этот слой. И вот что получается: свет проникает через сверхтонкую бензиновую пленку, а затем бежит дальше, в воду. Но часть света отражается от поверхности воды и «вырывается» обратно, наружу, навстречу световому потоку. При этом световые волны, «вбегающие» в бензин и «выбегающие» из него, складываются и вычитаются, совсем как арифметические числа. Представить это трудно, но мы просто запомним.
В результате этих сложений и вычитаний (которые ученые называют красивым словом «интерференция») часть цветов может пропасть, и останется только один цвет, например красный или синий.
Ведь мы не задумывались, что обычный белый цвет содержит в себе все цвета радуги. И вот, оказывается, обычная тонкая пленка бензина может «извлекать» из смешения всех цветов тот или другой цвет!
Ученые используют это явление для измерения толщины сверхтонких материалов. Они могут подсчитать, насколько изменилась толщина пленки, через которую прошел и отразился свет, в зависимости от изменения цветов на поверхности пленки. Так что бессмысленные радужные пятна на луже скрывают очень интересное и полезное явление.
Где еще можно встретить это явление? Да в любом доме. Возьми любой фотоаппарат с хорошим объективом и посмотри на стекло объектива внимательно. Ты увидишь, что предметы, отражающиеся в объективе, меняют свой цвет, становятся красноватыми или синеватыми. Дело в том, что ученые придумали, как нанести на стекло пленку специального материала такой толщины, чтобы свет при всех «сложениях» и «вычитаниях» почти не отражался от стекла, а весь проходил внутрь фотоаппарата. Это же свойство используют астрономы для своих телескопов.
